實驗創新讓素養有效生成精準落地

福建省晉江市英林中學(362256) 楊 萍

筆者用手持技術與常規實驗給學生上了滬教版初中化學“金屬的性質和利用”第2課時“金屬性質的應用”同課異構公開課。現就實驗內容、實驗拓展深化、實驗過程、課后診斷反饋、學習評價、反思等予以總結。

1 兩種實驗探究課的實驗內容簡介

兩節課的實驗，都是學生自主完成，活動成效顯著。其中，手持技術課用控制變量法進行實驗探究活動。

1.1 以化學核心素養為指導，預設實驗內容，制定教學目標

核心素養是中學化學教育的立足點和出發點，讓化學教學有據可依。其中，《義務教育化學課程標準(2011年版)》與現行《普通高中化學課程標準(2017年版)》中核心素養內容的表述有一定的差別，但是核心素養教育的理念本質沒有改變。初高中化學教育的目的、思想、原則是一致的，知識是一脈相承的。初中教師要有超前學習意識，讓學生的化學素養得以生成、加強與提升，為以后的素養落實做準備。

(1)實驗前：通過兩節課的教學目標的制定，可以看出手持技術課與信息技術緊密結合在一起，更加符合社會發展進步的需求。教學目標與實驗準備過程對比見表1。

表1 教學目標與實驗準備過程對比表

(2)實驗中：兩節課中，分為8個組進行學生實驗探究活動，教師演示了Fe與CuSO4的反應，沒有檢驗生成的H2。學生課堂實驗內容、探究結果對比見表2。

(3)實驗后：通過對比，將教師的課堂駕馭能力、學生的實踐探究能力都淋漓盡致地展現出來了。對課堂內容的評價，成為教學進步的推手，也讓教師的專業素養不斷精進。學生對手持技術實驗課也非常喜歡，表現出了再探究興趣。課后評價對比見表3。

表3 課后評價對比表

手持技術實驗課中，依據不同金屬與相同酸反應的速率和放出的熱量不同，采用溫度傳感器和氧氣傳感器做實驗，得出了“氣壓與氣體運動速率的關系”。化學反應速率是中考中的難點，學生在真實的探究中得出了定量的結論，拓寬了常規實驗視野，學習了更多知識與技能。

1.2 課堂整體情況簡介

H2的制取實驗探究是本節課的重點。在制取H2過程中，首先是傳感器的選擇。如果使用電導率測H2SO4的濃度變化，或者用pH傳感器測pH值的變化來判斷反應進行的程度，事實上是行不通的。因為金屬與酸的反應，酸的濃度通常超過電導率傳感器量程上限。此外，由于電荷守恒，反應過程中電導率不變，所以，選擇恰當的傳感器讓學生進行實驗探究，是發展學生化學思維、提升學生化學品質與化學素養的途徑。

在裝置的氣密性檢查方面，手持技術組用注射器(氣壓法)、壓強傳感器進行檢查，將壓強傳感器得出的數據進行計算，得出了裝置的氣密性，比起常規檢查氣密性的方法(微熱法)節省了課堂時間。手持技術實驗需要用壓強傳感器采集的數據進行計算，一節課時間有限，需要學生課后計算和診斷實驗結果，學生容易產生再探究、再學習的愿望，這正是新課標所提倡的教育理念。設計Cu與酸的反應，作為對比實驗，讓實驗結論更有說服力。將實驗結果的得出由推導出定性結論轉變為由數據支撐得出定量結論，讓學生體驗手持技術實驗的精密性和科學性。

兩節課中，學生都在實驗探究中得出了金屬活動性順序，有效地突出了教學重點，突破了難點，達成了教學目標。

2 實驗“教、學、做、評”一體化，加強課后診斷，有效生成素養

2.1 實驗對比分析：讓學生產生再探究、再學習的欲望

手持技術實驗結果和現象，與常規實驗中看不到摸不著的數據變化不同，學生真切地感受到發生的化學變化。具體、生動的化學變化現象，激發了學生學習化學的興趣，化學學科素養的本質一步步得到體現，學生的化學素養逐步生成，實踐探究能力越來越強。

課后，學生對本節課的實驗再探究時依據金屬與酸的反應這一典型的氧化還原反應，反應過程中產生微電壓、微電流的事實，學生選擇用電壓傳感器測兩種金屬的電動勢，用微電流傳感器測反應過程中的微電流。從而得出活潑金屬與不活潑金屬電動勢的差別和微電流的數據，學生的深度學習真切地發生了。

2.2 學習結果評價：初步診斷實驗探究水平，體現核心素養

做手持技術實驗的學生，課后找老師繼續探究金屬與酸的反應。該反應是氧化還原反應，反應中產生電流。筆者用微電流傳感器與微電壓傳感器做實驗，讓學生體驗到了電能與化學能的真實轉化情境。關于能量轉化的題目，學生做得得心應手，體現了診斷的結果和課程標準的要求。課后再探究，完善對照實驗，發展了學生學習物質性質的能力水平和推理論證的素養。

常規實驗課上，教師課后通過習題分析、提煉、診斷出共性問題，在課堂上有針對性地組織學生復習，提高復習效果。學生幾乎沒有表現出后續探究的渴望，學生自主遷移知識的能力，有待教師進一步指引。完善學生的認知水平和學習能力，需要教師深化教學方式方法，以便更好地引導學生學習。

3 總結反思

3.1 以常規實驗為出發點，創設實驗方案，提升學生的化學素養

學生做常規實驗時只是通過肉眼觀察化學反應速率的快與慢，驗證了金屬的活潑性與金屬活動性順序表，缺乏數據支持，學生后續探究的意愿低。H2的制取常規實驗課分別用Zn、Fe、Cu與H2SO4反應，學生觀察了反應速率的不同。其實，常規實驗中放出的熱量、溫度、反應速率、生成的氣體的壓強也不同，成為手持技術課實驗方案設計的緣由，是手持技術實驗方案的基礎。

通過手持技術實驗課，學生在真實的化學情境中觀察和推理，化學素養得以養成。采用壓強、溫度傳感器做實驗，從數據的變化測出H2生成速率隨溫度的升高而加快、H2的壓強隨溫度升高而增大；氧氣傳感器采集的數據，還間接反應出看不見的H2的產生過程，讓宏觀辨識與微觀探析的素養得以真實體現。

3.2 實驗內容的取舍體現人文精神，讓課堂生成更安全

一般情況下，金屬與酸的實驗探究首先是檢驗生成的H2，讓學生初步形成基于物質類別的性質檢驗的認知模型，培養學生科學探究與創新意識。

可兩節課都沒有對H2進行檢驗。這是因為這兩節課都是在錄播室上課，錄播室是密閉的。學生檢驗生成的H2時，如若對反應過程的判斷和反應的速率的把握不準，點燃氫氣有發生爆炸的危險，安全得不到保證。因此，H2的檢驗由老師在課后演示。